Form1Parcv3

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA

CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

FORMULARIO1º PARCIAL

“MECANICA DE SUELOS APLICADA”

CIV-315

II/2014

Univ. Ariel Valda Ayala

UMSS-FCYT –GTUMSS: MECANICA DE SUELOS APLICADA (CIV-315)

VALORES TIPICOS DE PESO ESPECIFICO DE ROCAS

TIPO DE ROCA Peso Especifico [KN/m³]

Ígneas Intrusivas

GranitoDioritaGabro

26 – 2727 – 28.530 – 31

Ígneas Extrusivas

RiolitaAndesitaBasaltoToba

24 – 2622 – 23.527 – 2919 – 23

Metamórficas

GneísMármolEsquistoCuarcitaPizarra

27 – 3026 – 2825 – 2826 – 2725 – 27

Sedimentarias

LutitaArenisca

DolomitasCalizaYeso

22 – 2623 – 2625 – 2623 – 26

23



PROSPECCION GEOFISICA

SISMICA DE REFRACCIONCaso: 3 estratos

Las Velocidades son las inversas de las pendientes y los tiempos T1 y T2 son las intersecciones con las ordenadas.

Regresión Lineal:



Donde: A = Tiempo (t) B = Pendiente (1/V)

Relación velocidad de propagación- tipo de terreno

Terreno Velocidad [ Km/s ]

AireAgua dulce

LimosCapa superficial no consolidada

Aluviones secosAluviones húmedos

ArcillasTobas volcánicas

Margas, CretaArenisca

LavasCalizas y Dolomias

Esquistos, MicaesquistosGneis, cuarcita

Granitos

0.331.45

0.2 – 0.60.2 – 0.60.6 – 1.21.6 – 2.41.8 – 2.21.8 – 2.5

2 – 32 – 3.52.5 – 43 – 5

3 – 4.53.5 – 54 – 6



CLASIFICACION GEOTECNICA DEL MACIZO ROCOSO

D. DEERE: Índice de Calidad de la Roca: RQD

Calidad le la Roca en función al Índice

RQD % Calidad

<25 Muy mala

25 – 50 Mala

50 – 75 Media

75 – 90 Buena

90 - 100 Muy buena

RQD =



BIENIAWSKI: Índice del macizo rocoso: RMR

RMR=A 1+A 2+A3+A 4+A5

A1 = Valoración de la resistencia a la compresión simple (RCS)A2 = Valoración del RQDA3 = Valoración del espaciamiento entre discontinuidades de un sistemaA4 = Valoración de las condiciones de las discontinuidadesA5 = Valoración de la presencia de agua subterránea

Aplicar tablas A y E de valoración de Bieniawski

BARTON: Índice de calidad de macizo rocoso: Q

Aplicar tablas adjuntas para la selección de los números

HOEK: Índice de resistencia geológica: GSI

a) Usar cartillas de Hoek (General, flysch y mollase)

b) 1994 GSI = RMR – 5

c) 2013GSI = RQD/2 + 1,5. Jc 89

Jc 89 = puntaje según la tabla E de Bieniawski

Correlaciones

Bieniawski (1989)

Barton (1995)

RMR=15 log (Q )+50





VALORACION EN LA CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO según Bieniawski, 1989

A. Valoración de los atributos

PARAMETROESCALA DE VALORES

I II III IV V

1

Resistencia de la Roca Inalterada

Índice de la Carga de Punta >8 Mpa 4 - 8 MPa 2 - 4 MPa 1 - 2 MPa

Para esta escala tan baja se prefiere la prueba de resistencia

a comp. Uniaxial

Resistencia a Compresión

Uniaxial

> 200 MPa 100 - 200 MPa

50 - 100 MPa

25 - 50 Mpa 10 - 25 Mpa

3 - 10 Mpa

1 - 3 MPa

Valuación 15 12 7 4 2 1 0

2Designación de la Calidad de

la Roca, RQD90% - 100% 75% - 90% 50% - 75% 25% - 50% < 25%

Valuación 20 17 13 8 3

3Espaciamiento de Discontinuidades

> 2m 0,6 - 2m 200 - 600 mm

60 - 200 mm < 60 mm


4

Condiciones de Discontinuidades

(Ver Cuadro E)

Superficies muy Rugosas, sin

continuidad sin separación,

paredes de roca dura

Superficies algo Rugosas,

separación < 1mm paredes de roca dura

Superficies algo rugosas separación < 1mm paredes de roca suave

Superficies Pulidas ó relleno

< 5mm Esp o Fisuras abiertas 1

- 5mm fisuras continuas

Relleno Blando < 5 mm

óFisuras abiertas < 5 mm

Fisuras Continuas

Valuación 30 25 20 10 0

5Agua

Subterránea

Caudal de Infiltración en 10 m de túnel

Nada< 10

litros/min10 - 25

litros/min25 - 125

litros/min > 125 litros/min

Relación presión de

agua/esfuerzo principal

0 < 0,1 0,1 - 0,2 0,2 -0,5 > 0,5

Condiciones Generales

Completamente Seco

Humedad en Ambiente

Húmedo (Agua de

Intersticios)Goteo de Agua Serios Problemas de Agua


B. Ajuste de la valoración general por Orientación de discontinuidades

Orientación de Rumbo y buzamiento de las discontinuidades

Muy Favorable Favorable Regular Desfavorable Muy Desfavorable

Valuación Túneles 0 -2 -5 -10 -12



Cimentaciones 0 -2 -7 -15 -25

Taludes 0 -5 -25 -50 -60

C. Clasificación del Macizo Rocoso Según el Total de ValuaciónValuación 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 -21 < 20

Clasificación Nº I II III IV V

DescripciónMR MR MR MR MRMuy

Bueno Bueno Regular Malo Muy Malo

D. Significado de la Clasificación del Macizo RocosoClasificación Nº I II III IV V

Tiempo Medio de Auto- sostenimiento

20 Años para luz de 15 m

1 año para luz de 10 m 1 semana para luz de 5 m

10 horas para luz de

2.5 m

30 min. Para luz de 1m

Cohesión > 400 KPa

300 - 400 KPa 200 - 300 KPa 100 - 200 KPa

< 100 KPa

Angulo de Fricción > 45° 35° - 45° 25° - 35° 15° - 25° < 15°

E. Guía Para valoración de las condiciones de las DiscontinuidadesLongitud de la Discontinuidad

< 1 m 1 - 3 m 3 - 10 m 10 - 20 m > 20 m

Valuación 6 4 2 1 0Apertura Ninguna < 0,1 mm 0,1 - 1 mm 1 - 5 mm > 5 mmValuación 6 5 4 1 0

Rugosidad Muy Rugoso Rugoso Ligeramente

Rugoso Liso Huellas de movimiento


Relleno (gouge) NingunoDuro Duro Blando Blando

< 5 mm > 5 mm < 5 mm > 5 mmValuación 6 4 2 2 0

Intemperísmo Fresco Ligeramente Moderadamente Altamente DescompuestoValuación 6 5 3 1 0

F. Efecto de la dirección y el Buzamiento de las discontinuidades para TúnelesDirección o Rumbo Perpendicular aleje del Túnel Dirección o Rumbo Paralelo al Eje del Túnel

Excavación Coincide con Excavación Coincide con Buzamiento Buzamiento

Buzamiento 45° - 90° Buzamiento 20° - 45° 45° - 90° 20° - 45°

Muy Favorable Favorable Muy Favorable RegularExcavación contra el Excavación contra el Buzamiento de 0° - 20°



Independiente del RumboBuzamiento 45° - 90° Buzamiento 20° - 45°

Regular Desfavorable Regular

VALORACION DE LOS INDICES SEGÚN BARTON (SISTEMA Q)

DESCRIPCION VALOR NOTAS

1Índice de calidad de la Roca RQD i.

Cuando RQD es menor a 10, adoptar un valor nominal de 10 para evaluar QA Muy Mala 0 - 25

B Mala 25 - 50 ii. Estimar RQD usando un intervalo de 5 es suficientemente precisoC Regular 50 - 75

D Buena 75 - 90 iii. Cuando no se tiene testigos usar: RQD=115-3,3Jv. Donde Jv es el número de discontinuidades por metro cubico

E Excelente 90 - 100

2 Numero de Sistemas de Discontinuidad Jn

AMasivo, sin o con poca DIscontinuidades 0.5 - 1.0

BUn Sistema de discontinuidad 2 i.

Para cruces entre túneles,

C Un sistema de discontinuidad más uno aleatorio 3 usar (3xJn) D Dos sistemas de discontinuidades 4 ii. Para portales usar (2xJn)E Dos sistemas de discontinuidad más uno aleatorio 6 F Tres Sistemas de Discontinuidades 9 G Tres Sistemas de Discontinuidades más uno aleatorio 12

HCuatro o más sistemas de discontinuidades 15

I Roca Triturada

20

3 Numero de Rugosidades de las Discontinuidades Jr a Contacto directo entre

paredes i. Añadir 1 si el espaciamiento

promedio del sistema



principal es mayor que 3 mb Contacto directo entre paredes antes de 10cm de desplazamiento

A Intermitente

4

B Rugosas o Irregulares, onduladas 3 ii. Usar J r= 0.5 para discontinuidades planas y

espejos de falla con alineamientos paralelos a la

dirección de resistencia mínima

C Suavemente Ondulada 2

D

Espejo de falla o superficie de fricción, ondulada

1,5E Rugosas o Irregulares, pero planas 1,5

F Lisas y Planas

1

G Espejo de falla Plana 0,5 c Sin contacto entre paredes después de un

cizallamiento de 10 cm.

HZona que contiene materiales arcillosos de espesor

suficiente para impedir el contacto entre las paredes1

I Zona arenosa de grava o roca triturada de espesor suficiente para impedir el contacto entre las paredes

1

4 Numero de Alteración de las discontinuidades Ja Фr (aproximado)a Contacto directo entre las paredes

A Relleno consolidado, duro, impermeable 0,75

B Paredes inalteradas, solo con manchas de superficie 1 25° - 35° C paredes ligeramente alteradas con recubrimientos de

minerales resistentes, partículas arenosas, roca triturada sin arcilla

2 25° - 30° D Recubrimientos limosos o areno-arcillosos, pequeñas

partículas de arcilla resistentes3 20° - 25°

E Recubrimientos débiles o arcillas de baja fricción como kaolinita o mica. También clorita, talco, yeso y grafito,

etc. Y pequeñas cantidades de arcillas expansivas (recubrimientos sin discontinuidad de 1 - 2mm de

espesor o menos)

4

8° -16°

b Contacto directo entre las paredes antes de 10cm de

desplazamiento

F Partículas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc 4 25° - 30° G Rellenos de minerales arcillosos muy consolidados y

débiles (continuos < 5mm de espesor)6 16° - 24°

H Rellenos de minerales arcillosos de consolidación media

o baja (continuos < 5mm de espesor)8 12° - 16°

J Rellenos de arcillas expansivas, Montmorillonita

(< 5mm de espesor). El valor de Jr depende del

8 - 12 6° - 12°



porcentaje de partículas expansivas y presencia de c Sin contacto entre las paredes después del corte K Zonas o capas de Roca y arcilla desintegrada o triturada

(véase G para condiciones de arcilla)0,6

L Zonas o capas de arcilla arenosa, fracción de arcilla

(no blanda, ver H para arcilla)8

M Zonas o capas continuas de arcilla gruesa

(ver J para condiciones de arcilla)8 - 12

6° - 24° N Zonas o capas de arcilla limosa o arenosa, pequeñas

fracciones de arcilla resistente5

O Zonas potentes continuas o capas de arcilla

10.0 - 13

P &R (ver G,H y J Para condiciones de arcilla) 6.0 - 24

5Factores de reducción por agua en discontinuidades Jw

Presion aprox. Del agua (Kgf/cm³)

AExcavación seca o poca infiltración, menos de

5 lts/min localmente 1 < 1.0 B Infiltración o presión mediana, con lavado ocasional de

los rellenos0,66 1.5 - 2.5

C Infiltración o presión alta en roca competente con juntas

sin relleno0,5 2.5 - 10.0

D Infiltración a presión alta, lavado importante

de los rellenos0,33 2.5 - 10.0

E Infiltración o presión excepcionalmente altas durante la

voladura, disminuyendo con el tiempo0.2 - 0.1 > 10.0

F Infiltración o presión excepcionalmente altas

en todo momento0.1 - 0.05 > 10.0

6 Factor de Reducción de esfuerzos SRF a Zonas de debilidad que corta la excavación y que

pueden ser la causa de que el macizo se desestabilice cuando se construye el túnel

Reduzcanse estos valores SRF de 25 a 50 % , si las zonas de fractura solo intersectan pero no cruzan

la excavación

A Múltiples zonas de debilidad que contengan arcilla o roca químicamente desintegrada, roca circundante muy

suelta (cualquier profundidad)10

B Zonas d debilidad aislada que contengan arcilla o roca



químicamente desintegrada (profundidad de excavación > 50 m)

5

C Zonas de debilidad aislada que contengan arcilla o roca

químicamente desintegrada (profundidad de excavacion > 50m)

2,5

D Múltiples zonas de fracturas en roca competente (sin arcilla), roca circundante suelta (cualquier profundidad) 7,5

E Zonas de fracturas aisladas en roca competente 5

(sin arcilla), (Profundidad de excavación < 50m) F Zonas de fracturas aisladas en roca competente

2,5

(sin arcilla), (Profundidad de excavación > 50m) G Fisuras abiertas sueltas, figuración intensa (cualquier

profundidad)5

6. b

Roca competente Problemas d esfuerzos

σc/σ1 σt/σ1 H Cerca de la superficie > 200 > 13 2,5 ii. para un campo virgen de

esfuerzos plenamente anisotrópico (si

se mide):J Esfuerzo mediano 200 -10 13 - 0.6 1

K Esfuerzo grande, estructura muy cerrada generalmente favorable

10 - 5.0 0.66 - 0.33 0.5 - 2Cuando 5≤σ1/σ3≤10

redúzcase σc a o.8σc y

σt a 0.8σt.

Cuando σ1/σ3 > 10

redúzcase σc y σt a 0.6σc y

0.6σt donde

σc=resistencia a la

compresión simple,

σt=resistencia a la tracción

σ1 y σ3 son los esfuerzos principales, mayor y menor

L Estallido moderado 5 - 2.5 0.33 - 0.16 5.0 - 10M Estallido intenso < 2.5 < 1.6 10.0 - 20 c Roca descompuesta con comportamiento plástico bajo

de influencia de presiones altas de la roca

N Presiones Moderadas 5.0 - 10

O Presiones Altas

10.0 - 20

d Roca expansiva, acción química expansiva dependiendo



de la presencia de agua P Presiones expansivas moderadas 5.0 - 10

R Presiones expansivas altas 10.0 - 20

Fuente: E. Hoek. Rock Engineering, Course Notes, 1999









RESISTENCIA A LA COMPRESION SIMPLE

a) Ensayo en laboratorio (norma ASTM D 2938)b) Ensayo de carga de punta (norma ASTM D 5731)

Índice de Carga de punta

Si : D≠50→

Diámetro equivalente:

Valores típicos Para K

Tipo de Roca Resistencia K

Ígnea, compacta Media - Alta 20 - 25

Metamórfica Foliada Media - Alta 16 - 22

Metamórfica Foliada Baja 12 – 16

Calcárea bien Cementada Media - Alta 18 – 24

Sedimentaria bien Cementada Baja 10 – 15

Sedimentaria mal Cementada Baja 6 - 10

Ensayo Triaxial. Determinación de parámetros geotécnicos


Lmin=1,5·D


Compresión simple:

Constante

petrográfica:

Coeficiente de correlación:

CRITERIO DE HOEK & BROWN GENERALIZADO

Parámetro petrográfico del macizo rocoso mb

Parámetro del grado de fracturamiento del macizo rocoso s



Factor de Perturbación por voladura D: D = 0 no hay perturbación D = 1 muy perturbado

MODULO DE DEFORMACION DEL MACIZO ROCOSO

Nº ECUACIÓN AUTOR

1 Emr=2RMR−100 Bieniawski

2 Emr=10((RMR−10)/40) Serafim y Pereira

3 Emr=10QC1/3dondeQc=

Qσci100

,σ cienMPa Barton

4

Emr (GPa)=(1−D2 )√ σci100×10

(GSI−1040 )

, σci≤100MPa

Emr (GPa)=(1−D2 ) x10(GSI−10

40 ), σ ci>100MPa

Hoek et al.

5 Emr=7 (±3 ) √Q' ,Q '=10((RMR−44 )/21)Diederichs and

Kaiser

6 Emr=100000( 1−D /21+e( (75+25D−GSI )/11) ) Hoek y Diederichs

7 Emr=Ei eRMR−100

36 , Ei = modulo roca intacta Galera et al, 2005

COEFICIENTE DE POISSON DEL MACIZO ROCOSO

υ=0,3248−0,0015 RMR (Hoek et al, 2005)



LINEARIZACION DEL CRITERIO DE ROTURA DE HOEK & BROWN

MOHR – COULOMB

Angulo de Fricción

Cohesión



Tipo Clase Grupo

Textura

Roca Gruesa Mediana Fina Muy Fina

SE

DIM

EN

TA

RIA

Clástica

Conglomerado Arenisca Limolita Lutita

22 19 9 4

Grauwaca

18

Organicas

Yeso (Chalk)7

Carbón

8 -21

Carbonatos

Breccia Caliza Caliza

20 Espartica micritica

10 8

QuimicaYeso Anhidrita

16 13

ME

TA

MO

RF

ICA No Foliada

Marmol Homfeisa Cuarcita

9 19 24

Ligeramente FoliadaMigmatita Amfibolita Milonita

30 25 a 31 6

FoliadaGneis Esquisto Filita Pizarra

33 4 a 8 10 9

IGN

EA

Granito Riolita Obsidiano33 16 19

Claros Granodiorita Dacita

30 17Diorita Andesita

28 19Gabro Dolerita Basalto

Oscuros 27 19 17Norita

22Aglomerado Breccia Tufa

20 18 15

Testigo Ensayados normal a la estratificacion

Valores para la Constante de Hoek - Brown mi

No Clástica



RESISTENCIA A CORTE DE LAS DISCONTINUIDADES

CRITERIO DE BARTON & CHOUBEY

Ecuación Básica

Factores de escala

Resistencia a escala real

ANGULO DE FRICCION BASICO

TIPO DE ROCA ESTADO

SECO HUMEDO

Arenisca 26 - 35 25 – 34

Limolita 31 - 33 27 – 31

Caliza 31 - 37 27 – 35

Basalto 35 - 38 31 – 36

Granito de grano fino 31 - 35 29 – 31

Granito de grano grueso 31 - 35 31 – 33

Gneiss 26 - 29 23 – 26

Pizarra 30 – 33

Lutita 25 – 30



Perfiles de Rugosidad y Valores para JRC (según Barton & Choubey 1997)



Estimación de JRC en función de la medición de la amplitud de la rugosidad



Estimación de σci en función de la dureza, Según el martillo de Schmidt


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